Исследование возможности реализации обучающей, развивающей и воспитывающей функциий естественнонаучного образования при изучении темы "Белки. 
Нуклеиновые к

Выпускная квалификационная работа Исследование возможности реализации обучающей, развивающей и воспитывающей функций естественнонаучного образования при изучении темы «Белки. Нуклеиновые кислоты»

ГЛАВА I. РЕШЕНИЕ ЗАДАЧ РАЗВИТИЯ И ВОСПИТАНИЯ В СИСТЕМЕ ОБУЧЕНИЯ СРЕДНЕЙ ШКОЛЫ И ВУЗА

1.1 Единство образования, воспитания и развития в процессе обучения

1.2 Гуманизация и гуманитаризация химии как средство формирования здоровой нравственной основы будущего специалиста

1.3 Психолого-педагогические основы развивающего обучения

1.4 Средства развивающего обучения

1.5 Лабораторные работы как средство закрепления знаний, умений, навыков, развития мышления и формирования интеллекта учащихся

Глава II. ТЕМА «БЕЛКИ. НУКЛЕИНОВЫЕ КИСЛОТЫ» В КУРСЕ ХИМИИ СРЕДНЕЙ ШКОЛЫ И ВУЗА

2.1 Программные требования к преподаванию темы «Белки. Нуклеиновые кислоты» в средней школе

2.2 Программные требования к преподаванию темы «Белки. Нуклеиновые кислоты» в вузе

2.3 Теоретическая поддержка темы

2.3.1 Аминокислоты

2.3.2 Белки

2.3.3 Нуклеиновые кислоты

2.4 Анализ учебного материала в школьной программе

2.5 Анализ учебного материала в вузовской программе

Глава III. БАНК МЕТОДИЧЕСКИХ ЗАДАНИЙ ПО ТЕМЕ «БЕЛКИ. НУКЛЕИНОВЫЕ КИСЛОТЫ

3.1 Разработка учебных занятий в средней и высшей школе

3.1.1 Интегрированный урок химии и биологии в 11-м классе по теме: «Химия, биология и толерантность»

3.1.2 Лекция по теме «Белки. Нуклеиновые кислоты»

3.1.3 Урок по теме «Нуклеиновые кислоты»

3.1.4 Обобщающий интегрированный урок-семинар

«Белки — строение и свойства»

3.2 Задачи по теме «Белки. Нуклеиновые кислоты»

3.3 Тесты

3.3.1 Тесты по школьной программе

3.3.2 Тесты по вузовской программе

ОБСУЖДЕНИЕ РЕЗУЛЬТАТОВ

ВЫВОДЫ

ПРИЛОЖЕНИЕ

Каждая наука представляет собой сложную систему, возникшую на основе взаимной интеграции двух или нескольких равноправных систем, понятий. Каждая из функций обучения — обучающая, развивающая и воспитывающая — является предметом разных психолого-педагогических наук — соответственно дидактики, психологии и теории воспитания. При взаимной интеграции этих наук, т. е. систем их понятий в сочетании с системой понятий химических, и синтезируется методика обучения химии.

Цель обучения химии в школе и вузе — вооружить химическими знаниями, привить профессиональные навыки, развивать их мыслительную активность и самостоятельность, формировать научно-материалистическое мировоззрение, осуществлять трудовое и нравственное воспитание. Не менее важно сделать курс таким, чтобы он способствовал формированию личности самого будущего специалиста.

В связи с этим особую важность приобретает разработка и использование при проектировании учебного процесса таких программ обучения, которые выполняют не только образовательную, но также воспитательную и развивающую функцию.

Актуальность предлагаемой работы обусловлена следующими положениями: во-первых, белки — высшая ступень развития вещества в природе, обусловившая появление жизни, научные успехи в области изучения белков подтверждают правильность материалистического понимания природы и познаваемость объективного мира. Во-вторых, тема «Белки. Нуклеиновые кислоты» открывает широкие возможности для умственного развития учащихся и несет в себе большую философскую и нравственную нагрузку и формирует интерес к познанию тайн мироздания.

К сожалению, приходится констатировать, что выпускники и школ и вузов затрудняются составить целостное представление о химических законах, действующих в живых системах.

Одной из основных причин этой проблемы является отсутствие методического материала, обеспечивающего доступность восприятия темы «Белки. Нуклеиновые кислоты». Итак, целью работы послужило исследование возможности реализации обучающей, развивающей и воспитывающей функций естественнонаучного образования при изучении темы «Белки. Нуклеиновые кислоты».

Достижение поставленной цели потребовало решения ряда частных задач:

1. Провести аналитический обзор литературных данных по современному состоянию естественнонаучного образования в области решения триединой задачи.

2. Проанализировать методические материалы преподаваемой темы «Белки. Нуклеиновые кислоты».

3. Учитывая изучаемый материал разработать различные подходы к проведению занятий по данной теме в школьном и вузовском курсе.

4. Оценить эффективность разработанных методических подходов после проведения уроков по результатам итогового тестирования.

Объектом исследования является тема «Белки. Нуклеиновые кислоты» в курсе химии средней и высшей школы.

Предмет исследования — реализация триединой функции естественнонаучного образования при преподавании прикладных аспектов темы «Белки. Нуклеиновые кислоты».

В своей работе мы попытались найти подтверждение главной гипотезы: «Разработанный нами методический материал по теме „Белки. Нуклеиновые кислоты“ позволяет комплексно реализовать обучающую, развивающую и воспитывающую функции образования».

При решении поставленных задач использовались следующие методы исследования: анализ психолого-педагогической и методической литературы по проблеме исследования; анализ учебников по химии и специальной научной литературы на предмет поиска межпредметных связей; моделирование структуры системы учебных занятий, в которой межпредметные связи выступают одним из основных средств системного подхода к обучению; анкетирование, тестирование, целенаправленное наблюдение за студентами и школьниками в учебном процессе.

Научная новизна работы. Впервые на химическом факультете в целях комплексного решения триединой задачи естественнонаучного образования в преподавании курса «Высокомолекулярные соединения» разработана и апробирована интегрированная лекция на тему «Белки. Нуклеиновые кислоты». В рамках школьной программы разработан и впервые проведен обобщающий интегрированный урок-семинар на тему «Белки. Нуклеиновые кислоты», раскрывающий взаимосвязь биологии, химии и физики.

Теоретическая и практическая значимость работы. Работа проводилась в рамках цикла исследований, которые ведутся на кафедрах химии высокомолекулярных соединений и педагогики и психологии для оказания методической поддержки студентам химического факультета. Полученные результаты также представляют определенный интерес для учителей общеобразовательных школ и преподавателей химического факультета.

ГЛАВА I. РЕШЕНИЕ ЗАДАЧ РАЗВИТИЯ И ВОСПИТАНИЯ В СИСТЕМЕ ОБУЧЕНИЯ СРЕДНЕЙ ШКОЛЫ И ВУЗА

1.1 Единство образования, воспитания и развития в процессе обучения

Всестороннее, гармоническое развитие личности предполагает единство ее образованности, воспитанности и общей развитости. Все эти компоненты всестороннего развития понимаются в их узком смысле, т. е. соответственно как сформированность знаний, умений и навыков, воспитанность личностных качеств и развитость психической сферы личности. Исходя из общей цели современной школы и вуза, процесс обучения призван осуществлять три функции — образовательную, воспитательную и развивающую. Современная дидактика подчеркивает, что задачи учебного процесса нельзя сводить лишь к формированию знаний, умений и навыков. Он призван комплексно влиять на личность, несмотря на то, что образовательная функция является особенно специфичной для этого процесса. Заметим, что грани между образованием, воспитанием и развитием в их узком смысле весьма относительны и некоторые аспекты их взаимно перекрещиваются. Например, в понятие «образование» часто включают усвоение не только фактических и теоретических знаний, специальных умений, но и формирование общеучебных умений и навыков. В то же время интеллектуальные умения и навыки, входящие в общеучебные, часто относят к развитию личности. Термины «образование», «воспитание» и «развитие» употребляются еще и в широком смысле. Тогда воспитание (в широком смысле) включает в себя обучение, образование и воспитание (в узком смысле). Само образование в широком смысле предполагает уже не только формирование знаний и умений, но и формирование личностных качеств, мировоззрения, идейности, нравственности личности и др.

Образовательная функция (в ее узком смысле) предполагает усвоение научных знаний, формирование специальных и общеучебных умений и навыков. Научные знания включают в себя факты, понятия, законы, закономерности, теории, обобщенную картину мира. Специальные умения и навыки включают в себя специфические только для соответствующего учебного предмета и отрасли науки практические умения и навыки. Например, по химии это решение задач, проведение лабораторных опытов, показ демонстраций, осуществление исследовательских работ. Кроме специальных умений и навыков, в процессе образования учащиеся овладевают общеучебными умениями и навыками, которые имеют отношение ко всем предметам, например навыками работы с книгой, справочниками, библиографическим аппаратом, навыками чтения и письма, рациональной организации домашнего труда, соблюдения режима дня и др. Одновременно с образовательной процесс обучения реализирует и воспитательную функцию, формируя у учащихся мировоззрение, нравственные, трудовые, эстетические, этические представления, взгляды, убеждения, способы соответствующего поведения и деятельности в обществе, систему идеалов, отношений, потребностей, физическую культуру, т. е. совокупность качеств личности, характерных для человека социалистического типа Воспитательная функция органически вытекает из самого содержания и методов обучения, но вместе с тем она осуществляется и посредством специальной организации общений учителя с обучаемыми. Объективно обучение не может не воспитывать определенных взглядов, убеждений, отношений, качеств личности. Ведь формирование качеств личности невозможно без усвоения ею определенных нравственных и других понятий, требований, норм. Это закономерно предполагает обучающий аспект воспитания. Суть воспитывающей функции обучения состоит в том, что она придает этому объективно возможному процессу определенную целенаправленность и общественную значимость. Между образованием и воспитанием существует не односторонняя связь: от обучения к воспитанию. Процесс воспитания при правильной организации тотчас же оказывает благотворное влияние на ход обучения, так как воспитание дисциплинированности, организованности, общественной активности и многих других качеств создает условия для более активного и успешного обучения. Вот почему процесс обучения закономерно предполагает единство образовательной и воспитательной функции. Подчеркнем, что речь идет о единстве, а не о параллельном независимом их осуществлении. Единство образовательной и воспитательной функций обучения проявляется и в том, что методы обучения выступают в роли отдельных элементов методов воспитания, а сами методы воспитания — в роли методов стимулирования учения.

Обучение и воспитание способствуют развитию личности. В таком случае, казалось бы, нет необходимости говорить еще и о развивающей функции обучения. Но жизнь показывает, что обучение осуществляет развивающую функцию более эффективно, если имеет специальную развивающую направленность и включает учеников в такие виды деятельности, которые развивают у них сенсорные восприятия, двигательную, интеллектуальную, волевую, эмоциональную, мотивационную сферы. В связи с этим в дидактике в 60-е гг. появился специальный термин «развивающее обучение». Он предполагает, что в ходе обучения помимо формирования знаний и специальных умений надо предпринимать специальные меры по общему развитию школьников. Правда надо особо подчеркнуть, что обучение всегда было развивающим, но круг развиваемых качеств вследствие недостаточной ориентированности на это содержания и методов обучения был несколько суженным. В этом смысле переход к развивающему обучению означал расширение сферы развивающих влияний, усиление творческих элементов в учебной деятельности. В работах, посвященных проблеме развивающего обучения (Л. В Занков, Н. А. Менчинская, Д Б Эльконин, В. В. Давыдов М А. Данилов. М. Н. Скаткин и др.), выдвигались разнообразные принципы и пути ее решения. Наиболее известными являются положения Л. В. Занкова о том, что для интенсивного развития мышления в процессе обучения необходимо обеспечить преподавание на высоком уровне трудности, в быстром темпе обеспечить осознание учащимися своих учебных действий. Вместе с тем развитие нельзя свести к формированию мышления. Как было указано выше, оно должно охватить все сферы личности. И поэтому современная дидактика ищет пути расширения развивающего влияния обучения Особенностью функции развития является то, что она не существует самостоятельно, а является следствием образовательной и воспитательной функций обучения. Но интенсивность, разносторонность широта и углубленность развития зависят от того, как будут реализовываться образование и воспитание. Все три функции обучения нельзя представлять себе как три параллельно осуществляемые, неперекрещивающиеся линии в потоке влияний учебного процесса. Все они находятся в сложно переплетающихся связях: одна предшествует другой, является ее причиной, другая является ее следствием, но и одновременно условием активации первопричины. Две из них — образовательная и воспитательная — являются в единстве основой третьей, развивающей функции Последняя в свою очередь интенсифицирует, а последующем образовательную и воспитательную функции обучения и т. д. Вот почему к взаимосвязи этих функций надо подходить, учитывая диалектический характер их единства. Основные функции обучения реализуются на практике, во-первых, путем планирования комплекса задач урока, включающих в себя задачи образования, воспитания и развития школьников, во-вторых, путем подбора такого содержания деятельности учителя и школьников, которое бы обеспечило реализацию всех трех видов задач, имея в виду, что на каждом этапе урока какие-то из них будут решаться в большей или меньшей мере; в-третьих, единство этих функций осуществляется путем сочетания разнообразных методов, форм и средств обучения; в-четвертых, в процессе контроля и самоконтроля за ходом обучения и при анализе его результатов одновременно оценивается ход осуществления всех трех функций, а не одной из них.

Совокупность этих требований при построении учебного процесса поднимает его на качественно новый уровень, при котором комплексно осуществляются задачи, стоящие перед школой.

На сегодняшний день необходима дифференциация целей обучения химии. В классах и школах гуманитарного профиля задача обучения — раскрытие роли и места химии в формировании естественнонаучной картины мира, в культурной жизни общества. Цели обучения химии в классах и факультетах естественнонаучной направленности предусматривают углубленное изучение теории и понятий, усиление практической стороны предмета, в школах — подготовка к продолжению образования. В физико-математических классах и факультетах усиливается математическая компонента химии как точной науки.

Содержание естественнонаучного образования и, следовательно, любого учебного предмета должно быть представлено четырьмя видами:

1) системой научных знаний;

системой умений (специальных, интеллектуальных, общеучебных);

опытом творческой деятельности, накопленной человечеством в данной области науки;

опытом отношения к окружающей действительности, правильной ценностной ориентации.

Все эти четыре вида содержания взаимосвязаны. Так, не зная закономерностей протекания химической реакции, нельзя осуществить ее практически (1). Без эксперимента нельзя приобрести полноценных знаний об изучаемом объекте, как нельзя их получить, не умея работать с учебником (2). Учащийся не сможет решать усложненные задачи, отвечать даже на простые, но необычно поставленные вопросы, потому что не умеет перенести свои знания в новые ситуации, не умеет видеть проблему и т. д. На основе эмоционально-волевой сферы личности, ее отношения к изучаемому, знания перерастают в убеждения, формируется мировоззрение. Этот процесс невозможен без творческой деятельности по овладению знаниями и умениями. При этом знания должны быть связаны с жизнью. Например, убеждения в необходимости охраны окружающей среды не могут возникнуть без изучения химических производств и т. д., осознания того, что каждый человек своей деятельностью может нанести вред природе, если действует химически неграмотно.

Научность содержания может быть достигнута лишь тогда, когда учащихся знакомят не только с готовыми выводами, но и с методами исследования. Глубина научной интерпретации процессов, фактов, явлений ограничивается другим дидактическим принципом — доступностью. Устранение противоречия между необходимостью отражения современного уровня науки и соблюдением требований принципа доступности — главный путь совершенствования содержания. Доступность учебного материала определяется числом связей этого материала с уже известными сведениями. Принцип доступности базируется на третьем важном принципе — систематичности, который связан с системностью — отражение в сознании обучаемых системы научных знаний со всеми их фактами, связями, теориями и т. д. Вещества, процессы, элементы и другие объекты изучения рассматриваются с разных сторон, чтобы у учащихся создавалось более полное, объективное представление. Систематичность курса выражается в строгой логической последовательности построения учебного материала, в подчинении его единой идее.

При систематическом построении материала возможны два логических подхода — индуктивный и дедуктивный. Индуктивный применяется в основном на первых ступенях обучения, когда еще отсутствует фактическая база, необходимая для теоретических обобщений, а дедуктивный — когда теоретическая база достаточна и может осуществляться прогнозирование. Примером дедукции может служить подход к темам, изучаемым после периодического закона и теории строения вещества.

Реализации принципа систематичности способствует выявлению и осуществлению межпредметных связей. Большое значение придается в настоящее время принципу историзма.

Связь обучения с жизнью, с практикой — это еще один важный дидактический принцип. Именно он обеспечивает мотивацию обучения. Этот принцип требует раскрытия прикладного значения химических знаний.

Ю. К. Бабанский предлагал следующие критерии оптимизации объема и сложности учебного материала, применимые как в школьной, так и вузовской программе [5]:

— Критерий целостности содержания. Учебный предмет должен отражать все основные направления развития науки, культуры, общественной жизни, всех аспектов воспитания.

— Критерий научной общепризнанности. В подлежащее обязательному усвоению содержание включаются только вопросы и научные трактовки, которые уже не встречают разночтений у подавляющего большинства ученых.

— Критерий научной значимости, отражающий широту применения научных знаний. Они могут носить всеобщий, общий и частный характер. Знания, носящие всеобщий характер, должны включаться в первую очередь. На этом основании в действующую программу по химии включен закон о сохранении и превращении энергии.

— Критерий соответствия возрастным особенностям учащихся, тесно связанный с принципом доступности.

— Критерий соответствия времени, отведенному на изучение химии.

— Критерий соответствия имеющимся в массовой школе и вузам условиям.

— Критерий соответствия международным стандартам.

Ведущие идеи:

Идея интегративности: раскрытие межпредметных связей с другими науками, взаимопроникновение научных понятий, трактовка которых в этом случае становится более широкой и тем самым расширяет кругозор учащихся, способствует формированию естественнонаучной картины мира.

Идея методологизации — до обучающихся должен быть доведен не просто результат научных изысканий, но и процесс его поиска, чтобы они осваивали и методы науки, понимали связь между научным результатом и методами, которыми он получен.

Экологизация естественнонаучного курса.

Идея экономизации: экономическая сторона практического использования достижений химии, ее прикладное значение и экономическая оценка.

Идея гуманизации — раскрыть роль химии в создании общечеловеческих ценностей, использования ее достижений на благо.

1.2 Гуманизация и гуманитаризация химии как средство формирования здоровой нравственной основы будущего специалиста

Нет в мире ничего сложнее и богаче человеческой личности

В. А. Сухомлинский Изменения социальных условий в конце 80 — х начале 90 — х годов, привело к кризису воспитательной работы в образовательных учреждениях. Отказ от коммунистического воспитания привел к потере цели воспитания (гармонически развитая личность), основного направления воспитательной работы (деятельности пионерской и комсомольской организации). В результате воспитательная работа, представляющая собой совокупность воспитательных мероприятий, перестала решать современные проблемы воспитания. В настоящее время распространен иной взгляд на воспитание, воспитательную работу с акцентом на гуманистический смысл данных мероприятий. Под гуманизацией понимают введение в науку человеческих критериев — прежде всего критериев нравственности и красоты. Гуманитаризация — освоение химией и технологией методов, свойственных гуманитарным наукам, связанных с образным мышлением, эстетическими оценками, поиском далеких аналогий, метафоричностью и т. д.

В освоении гуманистического смысла воспитания выделяют следующие шаги:

1) Формирование теоретико-методологической и технологической готовности педагогов к работе в системе гуманистических отношений, постепенный отказ от стереотипов профессиональной деятельности.

2) Развитие и анализ педагогических целей учебно-воспитательных учреждений, их «очеловечивание», гуманизация, переориентация на совершенствование личностных качеств и межличностных отношений.

3) Выработка каждым учреждением своей концепции воспитания с учетом потребностей, интересов, пожеланий, учеников, и их родителей. Экспертная оценка замыслов и хода проводимой опытно — экспериментальной работы с позиции воспитательных целей .

4) Творческое освоение современных направлений, форм, технологий воспитания, обращение к опыту прошлых лет, сохранившему интересные, продуктивные варианты организации воспитательной работы.

В этих условиях путь к новой модели воспитания, к перестройке позиции педагога лежит через переосмысление сущности педагогической профессии, ее целей, задач, содержания, методов; через реалистическое понимание функций и роли учителя воспитателя. Современная наука предлагает педагогу комплексный взгляд на человека, его роль в масштабе социума и вселенной в целом. Философские идеи о безграничности личностного потенциала, о ноосфере, этногенезе, стремительно вошедшие в общественный контекст значительно расширяют и углубляют педагогическое понимание природы ребенка и взрослого, открывая новые подходы в работе школы, в деятельности учителя, смысл которого все яснее видится как Созидание Человека.

Насущность гуманизации определяется особенностями нашей исторической эпохи. В работе московского философа Кутырева современный мир определяется как постчеловеческий. Что это значит? В процессе своего развития человечество создало большое количество социальных, экономических, технических систем. Ныне многие из них стали настолько сложными, что выработали свои цели функционирования, не определяемые целями, волей, желаниями и намерениями тех людей, которые их создавали, и тех, которые взаимодействуют с ними или включены в них. Более того, все чаще цели этих систем враждебны человеку или даже губительны для человечества.

Исключительно остры проблемы гуманизации для химического производства. Положение этого производства в современном мире крайне противоречиво. Сегодня человечество не может обходиться без химической продукции, и в тоже время химические предприятия — один из мощнейших и опаснейших загрязнителей Земли. При разрешении данного противоречия массовое сознание бросается из крайности в крайность — от хемоэлпидии (возлагание на химию неоправданно высоких надежд) до хемофобии. В этой сложнейшей обстановке выбор правильного пути невозможен без подключения к поиску таких нехимических ориентиров, как порядочность и совесть. Принять безнравственное техническое решение для человека должно быть также невозможно, как выйти голым на улицу.

Таким образом, воспитание современного химика немыслимо без привития, кроме профессиональных знаний, умения так спроектировать и осуществить процесс, чтобы обеспечить не только технико-экономически оптимальные условия его проведения, но и надежную защиту природы и самого человека. Это воспитание социальной ответственности за результаты своей деятельности может быть лишь результатом системного подхода ко всему процессу химического образования [9, 13, 23].

1.3 Психолого-педагогические основы развивающего обучения

Обучение, которое, обеспечивая полноценное усвоение знаний, формирует учебную деятельность и тем самым непосредственно влияет на умственное развитие, и есть развивающее обучение.

Для того чтобы обучение успешно выполняло развивающую функцию, необходима специальная методическая обработка химического содержания, особая организация учебного процесса и глубокое проникновение в психологию каждого ученика. «Вся сложность развивающего обучения заключается в том, что, так как развитие учащихся индивидуально, к одному и тому же результату они идут разным путем, и этот путь требует разного времени. И более того, развитие не терпит насилия». [25]

Развивающее обучение постоянно находится в центре внимания психологов. Л. В. Занковым сформулирована теория развивающего обучения, в соответствии с которой в настоящее время разрабатываются учебники. Сущность этой теории:

построение обучения на высоком, но посильном уровне трудности. Следует соблюдать меру трудности. Иначе вместо сознательного усвоения будет наблюдаться механическое запоминание;

изучение материала быстрым, но доступным для учащихся темпом;

резкое повышение удельного веса теоретических знаний;

осознание учащимися процесса учения.

Л. С. Выготский отмечает, что обучение наиболее успешно тогда, когда учитывается зона ближайшего развития ребенка, т. е. когда ученик настолько подготовлен к пониманию учебного материала, что при минимальной помощи учителя в состоянии его усвоить.

Свою теорию развивающего обучения, в основу которого положена реализация идеи формирования научно-теоретического мышления, выдвинул и разработал В. В. Давыдов [34, 35]. Д. Н. Богоявленский и Н. А. Менчинская отмечали, что для умственного развития важно накопление не только фонда знаний, но и прочно закрепленных умственных приемов, интеллектуальных умений. Этому тоже нужно обучать.

Психологическими условиями развивающего обучения являются:

формирование и развитие знаний химического материала; выработка умственных действий, т. е. при формировании химического понятия надо объяснять, какими приемами, мыслительными операциями надо пользоваться, чтобы знания были правильно усвоены, а эти приемы затем использованы как по аналогии, так и в новых ситуациях. Развитие знаний — это основа развития самостоятельности, творческих способностей;

формирование и развитие интеллектуальных умений. Очень важно научить учащихся логически мыслить, использовать приемы сравнения, анализа, синтеза, выделять главное, существенное, делать выводы, обобщать, аргументировано спорить, излагать мысли последовательно, обоснованно, непротиворечиво;

формирование и развитие умения пользоваться рациональными приемами учебной работы (умение учиться).

В процессе обучения при соблюдении всех психологических условий можно добиться постепенного умственного развития учащихся, которое, по выводам ряда психологов, может проявляться:

ь в системности мышления, под которым понимается его упорядоченность на последовательно усложняющихся уровнях (А. Ф. Эсаулов);

ь в умении проводить широкий перенос знаний на решение новых познавательных задач (Е. Н. Кабанова-Меллер);

ь в умении выделять главное, делать обобщения (В. А. Крутецкий, Н. А. Менчинская, Ю. К. Бабанский);

ь в более экономичном мышлении, свернутости мыслительных операций, самостоятельности, лаконичности.

Развитие учащихся происходит только в деятельности.

1.4 Средства развивающего обучения

Средствами развития учащихся при изучении химии являются сама система содержания курса химии, в основе которой лежит постепенное развитие химических понятий, а также активный характер учебного процесса. Система определена программой школьного курса химии и предусматривает постепенное повышение уровня развития учащихся по мере изучения предмета, которое согласуется с возрастными особенностями учащихся. В содержание последовательно вводятся теории. При переходе от теории к теории происходит развитие понятий. Таким образом, все разделы предмета химии связаны между собой последовательно развивающимися понятиями, объединяющими их в систему. Следствием системности содержания является системность знаний учащихся. А когда знания становятся убеждениями, достоянием учащихся, то и мышление их приобретает свойство системности.

Включение в курс химии как атомно-молекулярного учения, учения о периодичности, теории строения неорганических и органических веществ, ионных представлений и т. д. в разном объеме говорит о том, что структура содержания химии может быть базой для реализации развивающего обучения. Для этого необходимо периодически обобщать накопленный материал.

Обобщение — это высший уровень мыслительной деятельности. Обобщение осуществляется тогда, когда происходит поиск связей (генетических, причинно-следственных, взаимного влияния и пр.) между изучаемыми объектами, когда постоянно меняется ситуация поиска. Самое ценное обобщение осуществляется в процессе самостоятельной работы учащихся. Однако конечным этапом познания является конкретизация обобщенных знаний.

Для развития мышления учащихся Н. Ф. Воловой предпринята успешная попытка включения в химическое содержание элементов психологических знаний. Ученикам на химическом материале объясняется сущность мыслительных приемов, предлагается тренировка внимания, памяти и т. п.

Кроме перечисленных средств, способствующих развивающему обучению химии, активный характер учебного процесса обеспечивается:

ь проблемным обучением;

ь широким использованием средств наглядности, а также технических средств обучения (ТСО);

ь систематическим контролем знаний;

ь разнообразными видами самостоятельной работы;

ь системой химических задач;

ь дифференцированным подходом к учащимся. [1, 29 — 31]

Таким образом, развитие учащихся в процессе обучения химии — это часть проблемы, стоящей перед школой — проблемы формирования всесторонне развитой личности [11, 25 — 29, 32, 33 — 36].

1.5 Лабораторные работы как средство закрепления знаний, умений, навыков, развития мышления и формирования интеллекта учащихся

Слушаю — забываю, Смотрю — запоминаю, Делаю — понимаю.

Конфуций.

Тенденции развития современного общества предъявляют новые требования к учебному процессу, в том числе и предметам естественного цикла. С одной стороны, изменяется содержание образования — увеличивается нагрузка на ученика, с другой — возникает необходимость качественно новых методик преподавания, которые позволили бы не только увязать разнообразные знания в единую систему, но и сформировать у детей компетенции, необходимые для жизни в современном мире.

В системе методов обучения химии особое место занимают лабораторные работы. Их значимость в сообщении учащимся новых знаний заключается в том, что через ощущения учеников они формирует первоначальные представления об изучаемых явлениях, создает чувственные образы, лежащие в основе многих химических и физических понятий. Нет иного пути, кроме как через наглядно чувственные образы, к пониманию, например, химической реакции, химических свойств веществ, и т. д.

Познание реальной действительности происходит, в конечном счете, на основе ощущений. Современная психология рассматривает образное мышление как один из уровней мысленной переработки и преобразования информации. Экспериментальные психологические исследования убедительно свидетельствуют о влиянии образов на продуктивность мышления в различных видах деятельности, в том числе в научном и техническом творчестве. Поэтому развитие образной стороны мышления — существенная часть формирования интеллекта учащихся. В этом важная роль принадлежит химическому эксперименту.

Трудности сообщения знаний о химических явлениях, закономерных связях между ними и их практических применениях могут быть легко преодолены путем применения химических опытов. Являясь носителем учебной информации, лабораторные работы, убедительны своей объективностью, выразительны своей образностью, экономны по затратам учебного времени, впечатляющи, а потому легко запоминаются и активно формируют знания школьников.

Доводом в пользу усиления роли химического эксперимента в школе служат и результаты анкетирования учащихся с целью выявления их интересов. При ответе на вопрос о том, какая форма проведения занятий вызывает наибольший интерес, в разных группах от 60 до 90% учащихся ставят на первое место лабораторные работы.

Именно недооценка роли химического эксперимента является одной из главных причин формализма знаний у студентов и школьников. В реальной педагогической деятельности ему уделяется мало внимания. В школах и вузах часто не хватает оборудования, реактивов, и в этой ситуации преподавателю тяжело справиться с проведением опытов. К этому добавим, что преподаватель не всегда умеет продемонстрировать опыт, подать его доказательно.

Однако при стечении самых благоприятных обстоятельств, при обилии химического эксперимента знания школьника и студента заметно не улучшаются. Одно только наблюдение и механическое воспроизведение химического эксперимента к знаниям не ведет. Не понимая сущности, учащийся не увидит того, на что направлен опыт. Психологами доказано, что человек видит то, что понимает. Непонятный объект производит действие только на сетчатку глаза, но не на мозг. Понимание сущности помогает глубже увидеть опыт, так же как опыт помогает понять глубже сущность.

Проблемные опыты позволяют учителю в увлекательной и интересной форме знакомить учащихся с сущностью изучаемого процесса. При постановке проблемных опытов ученики осуществляют перенос знаний на незнакомые объекты, активно участвуют в эвристических формах организации работы, приобретая глубокие и прочные знания. Кроме того, активное применение знаний в незнакомых ситуациях способствует выработке у учащихся творческого мышления [20−24]. Существующие программы и учебники практически не содержат проблемных опытов, т. е. в школе фактически отсутствует какая-либо альтернативная система химических экспериментов, кроме сложившейся системы стандартных опытов и лабораторных работ. Вероятно, по этим причинам интерес учащихся к познанию химии невысок.

Существуют разные способы создания проблемной ситуации при проведении лабораторной работы. За постановкой проблемы, естественно должен следовать творческий поиск ее решения, и учащиеся, участвуя в поиске научной истины, учатся творческому подходу, овладевают приемами логического мышления, приобщаются к научному методу.

Курс химии высокомолекулярных соединений, построенный на идеях развития и зависимости свойств веществ от строения, предоставляет особенно широкие возможности для проблемно-развивающего эксперимента.

Постановка проблемных ситуаций при проведении лабораторных работ часто вызывают необходимость дополнительных сведений, что стимулирует учащихся к приобретению знаний через чтение книг, журналов и консультации у учителя. Выполняя задания, ученики приобщаются к соблюдению правил эксплуатации различного рода приборов и инструментов, всевозможных механизмов и транспортных средств.

В частности, М. И. Махмутов писал: «Под проблемными ситуациями имеются в виду такие учебные ситуации затруднения, которые возникают в моменты, когда учащийся принимает задачу, пытается ее решить, но чувствует недостаточность прежних знаний. Эти ситуации вызывают активную мыслительную деятельность учащегося, направленную на преодоление затруднения, т. е. на приобретение новых знаний, умений, навыков».

Важно и то, что в процессе систематического и самостоятельного выполнения опытов учащиеся подчас даже непроизвольно усваивают методологию экспериментального исследования. Необходимость действовать в такой последовательности: постановка цели задания, выработка способа ее достижения, планирование эксперимента, его проведение, представление результатов эксперимента в виде таблиц, графиков, математических зависимостей или словесного описания, защита полученных из эксперимента знаний (выводов) при обсуждении работы.

В процессе проведения лабораторных работ учащиеся приобретают следующие конкретные умения:

1.наблюдать и изучать явления и химические свойства веществ;

2.выполнять измерения физических величин;

3.описывать результаты наблюдений;

4.вычислять погрешности прямых и косвенных измерений;

5.определять динамику, взаимосвязь и взаимообусловленность химических процессов;

6.выдвигать гипотезы;

7.отбирать необходимые приборы и лабораторную посуду;

8.представлять результаты измерений в виде таблиц;

9.интерпретировать результаты эксперимента;

10.делать выводы;

11.обсуждать результаты эксперимента, участвовать в дискуссии;

12.пользоваться химической посудой и измерительными приборами.

Лабораторные работы могут проводиться по готовым инструкциям или по устным указаниям учителя. Наиболее удобна следующая форма организации работы. Учащиеся получают инструкцию по проведению работы. Она может быть написана на доске, или продиктована, или подготовлена заранее и роздана учащимся. Это позволяет спокойно провести работу при разной степени подготовки к ней учеников и разной скорости ее выполнения. Инструкция сочетает в себе элементы проблемного подхода и конкретные указания к проведению работы. В проблемном плане в ней могут быть обсуждены пути достижения цели работы, подбор приборов и оборудования, использование необходимых формул и закономерностей. Конкретные указания позволяют избежать ошибок, приводящих к срыву работы, содержат рекомендации по ее наиболее целесообразному и удобному проведению.

Химия — наука экспериментальная. Наблюдения, опыты являются источником знаний о природе химических явлений. Наблюдения, измерения и анализ полученных результатов, которые производят учащиеся на практических занятиях, являются по существу воспроизведением основных методов химии как науки. Ученики, которые имеют склонность к выполнению эксперимента и не находят подкрепления и развития этих склонностей на занятиях, постепенно утрачивают интерес к продолжению занятий химией.

Преимуществами химического эксперимента в форме выполнения лабораторной работы являются высокая степень активности и самостоятельности школьников, выработка умений работы с химическими реактивами и навыков обработки результатов наблюдений и измерений, возможность проведения эксперимента или наблюдения по индивидуальному плану и в темпе, определяемом самим учащимся. Не последним по значению является и такой фактор, как устранение посредника между учеником и изучаемым явлением природы.

Выполнение лабораторных работ химического практикума открывает большие возможности для учета индивидуальных интересов и склонностей учащихся, развития их творческих способностей. В практикуме можно поставить работы, различные по уровню сложности и характеру заданий. Одних можно снабдить подробными инструкциями, других — краткими указаниями, третьим — лишь сформулировать задачу, для решения которой ученику необходимо самостоятельно подобрать реактивы и разработать схему выполнения эксперимента.

Простоту и доступность лабораторной работы вовсе не следует рассматривать как отрицательное качество. Именно простые работы по наблюдению химических процессов и явлений позволяют воздействовать не только на разум, но и на чувства учащихся, помогают им понять, чем может химия заинтересовать человека на всю жизнь.

Разработанные в данной работе лабораторные работы по химии высокомолекулярных соединений достаточно просты, но требуют от учащихся осмысленного подхода к выполнению. Для этих работ не нужно сложного оборудования. Но при их выполнении школьники и студенты приобретут теоретические, практические и исследовательские навыки. Эти занятия научат учащихся:

· выполнять задания осмысленно, т. е. действовать с пониманием процедуры, четко, логически последовательно, грамотно и в оптимальном варианте;

· разграничивать известную и неизвестную информацию;

· выдвигать идею и разрабатывать план её осуществления;

· видеть причину события, явления;

· связывать теорию и практику;

· проводить анализ данных и синтез информации, делать выводы.

Прав физик Луи де Броль, сказавший: «Удивление — мать открытия». Что в обучении химии чаще всего ставит ученика в проблемную ситуацию, которой предшествует удивление? Это химические реакции, которые сопровождается яркими наглядными эффектами, необычными явлениями. Они являются сильнейшими возбудителями познавательного интереса, обостряющими эмоционально — мыслительные процессы при обучении химии. Лабораторная работа, включающая в себя разнообразные химические реакции, создает определенный эмоциональный настрой учеников (поисковый интерес при проведении опытов) и заставляет наблюдать, искать, догадываться, находить выход из возникшей проблемной ситуации. Таким образом, разработка доступных лабораторных работ проблемно-развивающего характера способствует активизации всей познавательной деятельности учащихся, а также развитию мышления и формированию интеллекта.

Глава II. ТЕМА «БЕЛКИ. НУКЛЕИНОВЫЕ КИСЛОТЫ» В КУРСЕ ХИМИИ СРЕДНЕЙ ШКОЛЫ И ВУЗА

2.1 Программные требования к преподаванию темы «Белки. Нуклеиновые кислоты» в средней школ

Демонстрации. Доказательство наличия функциональных групп в растворах аминокислот.

Лабораторные опыты. Решение экспериментальных задач на получение и распознавание органических веществ.

Практические занятия. Распознавание органических веществ по характерных реакциям; установление принадлежности вещества к определенному классу [45, 46].

2.2 Программные требования к преподаванию темы «Белки. Нуклеиновые кислоты» в вузе

Согласно программе по химии высокомолекулярных соединений после изучения темы «Белки. Нуклеиновые кислоты» студент должен знать:

ь иметь представление о белках и биологически активных веществах, структуре и свойствах важнейших типов биомолекул;

ь основные физические свойства, способы идентификации и физико-химические методы исследования аминокислот, белков и нуклеиновых кислот;

ь химические свойства аминокислот, белков и нуклеиновых кислот;

ь нахождение в природе, использование в промышленности и народном хозяйстве аминокислот, белков и нуклеиновых кислот.

должен уметь:

ь теоретически обосновать методы получения данных соединений;

ь синтезировать, исследовать и идентифицировать аминокислоты, белки и нуклеиновые кислоты;

ь выносить научно-обоснованное суждение об изученных закономерностях.

2.3 Теоретическая поддержка темы

2.3.1 Аминокислоты

Аминокислоты — органические соединения, в молекулах которых содержатся одновременно аминогруппаNH₂ и карбоксильная группаCOOH.

Их можно рассматривать как производные карбоновых кислот, получающихся замещением одного или нескольких атомов водорода в углеводородном радикале аминогруппами. Например:

Все аминокислоты, которые содержатся в белках любого происхождения, делят на 2 группы: ациклические (нециклические) и циклические.

Алициклические подразделяются на 3 подгруппы:

1) Моноаминомонокарбоновые — аминокислоты, содержащие одну аминои карбоксильную группу.

б-аминоуксусная кислота (глицин) б-аминопропионовая кислота (аланин)

б-амино-в-гидроксопропионовая б-амино-в-меркаптопропионовая

кислота (серин) кислота (цистеин)

б-амино-в-оксимасляная кислота б-амино-в-тиометилмасляная

(треонин) кислота (цистеин)

б-амино-в-изовалерьяновая кислота б-амино-в-изокапроновая кислота изолейцин

(валин) (лейцин)

2) Диаминомонокарбоновые — аминокислоты, содержащие две аминои одну карбоксильную группу.

аспаргин диаминокапроновая кислота (лизин)

аргинин глутамин

3) Моноаминодикарбоновые — аминокислоты, содержащие одну аминои две карбоксильные группы.

аспарагиновая кислота (аминоянтарная) глутаминовая кислота (аминоглутаровая)

Циклические:

б-амино-в-фенилпропионовая б-амино-в-параоксифенилаланин кислота (фенилаланин) (тирозин) б-амино-в-имидазолпропионовая б-амино-в-индолилпропионовая пролинкислота (гистидин) кислота (триптофан) Номенклатура Названия аминокислот производятся от названий соответствующих кислот с добавлением приставки амино-.

Тривиальная номенклатура. Аминокислоты, входящие в состав белков, имеют исторически сложившиеся практические названия. Например: аминоуксусная кислота — гликокол или глицин H₂N-CH-COOH и т. д. [48, 49−51].

Изомерия Изомерия аминокислот зависит от расположения аминогруппы и строения углеводородного радикала. По расположению аминогруппы (по отношению к карбоксилу) различают: — аминокислоты (аминогруппа находится у 1 атома углерода), — аминокислоты (аминогруппа находится у 2 атома углерода), — аминокислоты (аминогруппа находится у 3 атома углерода) и т. д.

Например: CH₃-CH₂-COOH пропионовая кислота;

— аминопропионовая кислота; - аминопропионовая кислота.

Изомерия, обусловленная разветвлением углеводородного радикала — например, формулы изомерных соединений состава C₃H₆(NH₂)COOH:

б-аминомасляная кислота в-аминомасляная кислота в-аминоизомасляная кислота Все природные аминокислоты не ароматического ряда, за исключением глицина, являются оптически активными и относятся к L-ряду, т. е. все вращают плоскость поляризации света влево:

D-аланин L-аланин Организм животных и человека усваивает только L-аминокислоты [48, 49−51, 53−57].

Получение аминокислот

1. Общий уровень синтеза аминокислот любого строения — замена на аминогруппу галогена в галогензамещенных кислотах, например:

б-бромпропионовая к-та б-аминопропионовая к-та

— хлормасляная кислотааминомасляная кислота

2. Удобный метод полученияаминокислот предложен Н. Д. Зелинским. Исходными веществами служат альдегиды или кетоны:

3. Для полученияаминокислот можно воспользоваться присоединением аммиака к двойной связи — , — непредельных кислот:

кротоновая кислота в-аминомасляная кислота

4.Восстановлением оксимов и гидрозонов кетокислот:

ацетоуксусный эфир

5. Ароматические аминокислоты могут быть получены восстановлением нитропроизводных карбоновых кислот аренов:

Физические свойства Аминокислоты — бесцветные кристаллические вещества с высокой температурой плавления (150 — 330С). Плавятся с разложением, нелетучи. Хорошо растворяются в воде и плохо в органических растворителях.

Химические свойства Аминокислоты являются амфотерными соединениями, сочетающими в себе свойства кислот и оснований [49−51, 53−57].

Аминокислоты взаимодействуют со щелочами и кислотами с образованием солей:

2. Способность вступать в реакцию конденсации друг с другом с отщеплением воды и образованием линейных, циклических и линейноциклических полимеров.

а) — аминокислоты могут образовать циклические амиды, построенные из двух молекул — аминокислот, такие соединения называются дикетопиперазинами:

б) — аминокислоты легче других теряют молекулы аммиака и превращаются в непредельные кислоты:

в-аминомасляная кислота кротоновая кислота в) — аминокислоты образуют внутримолекулярные циклические амидылактамы:

— аминомасляная кислота лактам—аминомасляной кислоты Применение Аминокислоты необходимы для построения белков живого организма. Человек и животные получают их в составе белковой пищи. Многие аминокислоты применяются в медицине как лечебные средства, а некоторые используются в сельском хозяйстве для подкормки животных. Неразветвленные аминокислоты, как содержащие две функциональные группы, используются для производства синтетических волокон, в том числе капрона и энанта [49−51, 53−57].

2.3.2 Белки

Белки (полипептиды) — биополимеры, построенные из остатковаминокислот, соединенных пептидными (амидными) связями.

Формально образование белковой макромолекулы можно представить как реакцию поликонденсацииаминокислот :

При взаимодействии двух молекуламинокислот происходит реакция между аминогруппой одной молекулы и карбоксильной группы — другой. Это приводит к образованию дипептида.

Из трех молекуламинокислот (глицин+аланин+глицин) образуется трипептид: H₂N-CH₂CO-NH-CH (CH₃)-CO-NH-CH₂COOH

Аналогично происходит образование тетра-, пентаи полипептидов. Молекулярные массы различных белков составляют от 10 000 до нескольких миллионов. Макромолекулы белков имеют стеререгулярное строение, исключительно важное для проявления ими определенных биологических свойств.

Несмотря на многочисленность белков, в их состав входят остатки лишь 22 -аминокислот.